道路勘測階段控制測量的方法

■彭夢圓 ■江西中煤建設(shè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330000

1 對道路勘測實施控制測量方法的必要性

筆者從許多有關(guān)道路勘測的工程案例中總結(jié)出，在勘測階段，對道路施工狀況實施一定的控制測量，不僅可以促進(jìn)施工方案的合理計劃與開展，還可以在施工完成后，為道路施工的后期計劃與管理作科學(xué)的參考，達(dá)到科學(xué)施工與后期參考的雙重作用。目前，在我國國內(nèi)最常用的道路控制測量方法有兩種，分別是平成控制測量方法與高程控制測量方法。在道路勘測階段實施控制測量，就是為了能夠清晰的認(rèn)知這些平成控制點與高程控制點的三維坐標(biāo)地理位置，并依次展開科學(xué)的計算，為以后的道路施工提供寶貴的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，減少施工誤差的產(chǎn)生。同時，對道路實施一定的控制測量也可以更好的促進(jìn)道路勘測工作的開展，也為后續(xù)的施工工序，如繪圖制作以及放線測量奠定基礎(chǔ)。

2 工程案例分析

在本論文中，筆者主要是通過簡要介紹張承高速公路二期(張家口段)的這個道路施工案例，并分別從其施工方案的策劃、測量儀器的準(zhǔn)備與坐標(biāo)地系的選擇這三個方面來重點分析實施控制測量所需的前提準(zhǔn)備。

張承高速公路二期(張家口段)主要位置在于張家口市的沽源縣境內(nèi)，地理位置大多以山區(qū)為主，因此對于道路施工來說具有一定的難度。工作人員先對其的具體地理位置以及地形特征作個全面深入的了解，然后根據(jù)相應(yīng)的施工要求劃分出合理的施工區(qū)域，并采用精密的儀器進(jìn)行測量。經(jīng)過科學(xué)的測量，測量區(qū)域的最高處大致為2000m，最低位置為1250m。此次工程需修建的道路要經(jīng)過六個不同的省道，分別有242 號道路、406 號道路以及345 號道路等。主要線路部分長度大約為102km，其余的共分為了三個不同階段，第一階段長度為24km，第二階段長度為10km，第三階段也就是最常的線路，長度大致為6900km。

2.1 施工方案的策劃

在現(xiàn)代道路勘測中常用的測量控制方法主要有GPS 測量控制法、水準(zhǔn)測量控制法、三角儀高程控制測量法以及導(dǎo)線測量控制法等。根據(jù)上述所提到的這個工程的實際地理位置與特征，以及各個測量控制方法之間的優(yōu)劣對比，工作人員最終決定，在山區(qū)地貌較多的張家口段的平面測量區(qū)域適用GPS 測量控制法，而在高程測量區(qū)域則會使用水準(zhǔn)測量控制與GPS 測量控制相結(jié)合的一種綜合性方法。這樣才能更好的加快施工效率，促進(jìn)道路施工質(zhì)量與進(jìn)程的發(fā)展。

(1)平面測量區(qū)域。根據(jù)我國相應(yīng)的道路建設(shè)法文規(guī)定，高速公路的建設(shè)網(wǎng)應(yīng)采取以及GPS 控制測量的方法實施勘測。但是經(jīng)過長期的使用，人們發(fā)現(xiàn)該種方法雖然操作便捷，精度符合要求范圍，但是該工程的測量范圍巨大，儀器誤差較為嚴(yán)重。為了更好的實施對平面測量區(qū)域的勘測，工作人員采取了兩層測量，雙面控制的策略，將水準(zhǔn)儀與GPS 高新導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合，在測量方面使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行準(zhǔn)確測量，在控制方面則需要用到GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行全方位的數(shù)據(jù)收集，并作相應(yīng)的歸納與分析。(2)高程測量區(qū)域。為了便于測量與計算，工作人員在此工程中采取的是國家標(biāo)準(zhǔn)高程測量方法，尤其是在山區(qū)位置，不同的地理區(qū)域可以采取不同的操作方式。在高程測量區(qū)域，工作人員主要采用的是GPS 擬合高程技術(shù)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)也要使用靜態(tài)相對定位的方法進(jìn)行收集。

2.2 測量儀器的準(zhǔn)備

在準(zhǔn)備測量儀器前，工作人員首先都會先對GPS 測量的重要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，具體指標(biāo)見表1。

表1 GPS 測量的主要技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)上述的主要技術(shù)指標(biāo)要求與道路施工場地的地勢特征，工作人員決定采取便于攜帶的且維護(hù)較為方便的測量儀器，如GPS 導(dǎo)航儀，在高程測量區(qū)域內(nèi)則使用雙頻的GPS 接收機(jī)，水準(zhǔn)測量儀器以及水準(zhǔn)標(biāo)尺等儀器。

2.3 坐標(biāo)地系的選擇

坐標(biāo)地系的選擇與處理都是在GPS 測量儀器內(nèi)部操作的，筆者建議在使用前可以先對所需測量區(qū)域的2 個平面以上的測量點進(jìn)行二維模式的整理，再利用高斯平面作對比，計算出測量點與之的距離，以及對應(yīng)的坐標(biāo)體系。在這種操作中易引起高斯平面的投影產(chǎn)生形變現(xiàn)象，不利于GPS 測量儀內(nèi)部的數(shù)據(jù)真實，會給施工后期帶來一定的麻煩。因此，工作人員在進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)校對時，要注意使測量區(qū)的投影長度前后的變化值不能超過制定數(shù)據(jù)。若超過制定值，那么就可以采取變化公式的方法進(jìn)行科學(xué)計算，調(diào)整GPS 測量儀所對準(zhǔn)的高程距離。

3 控制測量方法的數(shù)據(jù)分析

對道路的控制測量工序采取數(shù)據(jù)分析的方法，可以更好的實施對于測量方法的管理。而在本工程中，工作人員主要采用的是COMPASS軟件進(jìn)行的數(shù)據(jù)分析。

3.1 平面測量控制方法中的數(shù)據(jù)分析

在軟件的數(shù)據(jù)顯示中，我們可以看出，在第四部分，GPS 測量控制區(qū)域的最弱長度為574m。而在其測量區(qū)域內(nèi)的不同控制點的點位中誤差的精度也有所不同，具體的數(shù)據(jù)見表2。

表2 四等GPS 控制點點位中誤差精度統(tǒng)計

由表2 所示，誤差區(qū)間大多是集中于0.5 -0.9cm，誤差控制在0.5m 之內(nèi)的也只有6 個測量點。在對其測量點的閉合環(huán)誤差進(jìn)行數(shù)據(jù)圖表分析時，工作人員又發(fā)現(xiàn)，閉合環(huán)誤差區(qū)間整體要比點位的誤差程度要高，具體數(shù)據(jù)見表3。

表3 四等GPS 控制點閉合環(huán)誤差精度統(tǒng)計

工作人員在對第四部分的測量控制點實施完點位與閉合環(huán)誤差精度的數(shù)據(jù)收集與分析后，又對在第一部分的測量控制點實施同樣形式的精度調(diào)查與數(shù)據(jù)分析，最終分析出使用GPS 測量控制法可以更好的減少點位與閉合環(huán)之間的誤差，精度要求也較為合格，便于實施對道路的實地勘測。

3.2 高程測量控制方法中的數(shù)據(jù)分析

工作人員在實施對的道路進(jìn)行高程控制測量分析時，先采用水準(zhǔn)線路測量，將整體網(wǎng)系的水統(tǒng)一調(diào)整后，測量出高度差與閉合差之間的精度數(shù)據(jù)分析，具體數(shù)據(jù)分析見表4。

表4 道路高程控制測量精度數(shù)據(jù)分析

表4 中，線段長度為99.75km 的高度閉合差與閉合縣差距是最小的，分別為186.4mm 與249.7mm，精度控制也是最好的。使用同樣的測量方法，工作人員又采取GPS 測量控制方法對高程的精度數(shù)據(jù)進(jìn)行了表格分析，并參考了國家規(guī)定的精度要求文件，證明以上兩種道路勘測控制測量方法滿足國家所規(guī)定的道路精度要求，并把施工的誤差降到了最低，最大的誤差僅為2.8cm。

3.3 數(shù)據(jù)分析總結(jié)

根據(jù)上述的數(shù)據(jù)分析，工作人員為了提高測量控制的精度要求，可以在該施工路段采取GPS 測量控制方法，并將電子水準(zhǔn)測量儀與其相結(jié)合，在地勢較為平坦的地區(qū)采用水準(zhǔn)儀的測量方法，而在山區(qū)地勢較陡峭的地區(qū)，則可以采用GPS 的遠(yuǎn)程高控法。采取這兩種具有現(xiàn)代高科技凈化的測量控制方法，并整理出相應(yīng)的帶有所有施工研究的數(shù)據(jù)庫，事實證明不僅可以提高工作效率，節(jié)約測量成本，還可以更好的總結(jié)施工經(jīng)驗，為下次同類工程作相應(yīng)的數(shù)據(jù)參考。

4 結(jié)語

綜上所述，在道路勘測階段，筆者建議可以先對施工道路的地理情況與地勢特征作個深入的排查與分析，再制定一份詳細(xì)的施工計劃，并根據(jù)施工的地理條件，施工進(jìn)度，施工機(jī)械以及其他影響施工的必要因素，選擇最佳的測量控制方法。再整理所勘測出的具體數(shù)據(jù)，從中總結(jié)出數(shù)據(jù)分析的基本規(guī)律，這樣不僅可以提高相應(yīng)的測量精度，還可以更好的促進(jìn)道路勘測工作的發(fā)展。

［1］李健，鄭德峰.道路施工測量的步驟和方法［J］.山西建筑，2009(06).

［2］王棋.關(guān)于RTK 在道路勘測設(shè)計中的應(yīng)用探究［J］.測繪與空間地理信息，2012(01).